Question

实验桌上有细线若干、两种规格的钩码（0.5N、2N）足够多、弹簧测力计一只（量程为5N、分度值为0.2N）、三种规格的注射器A、B、C（量程分别为20ml、10ml和5ml）如图1、滑轮一只以及刻度尺一把．要求利用现有器材粗略测量大气压强．甲同学设计的方案如图2示，乙同学设计的方案如图3示．

请回答下列问题：
（1）把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是

为了排尽注射器内的空气

．
（2）实验中，应该在

活塞刚被拉动

时，读取弹簧测力计的示数（或钩码的重力）；
（3）甲同学在实验时发现，弹簧测力计被拉到5N时，活塞仍没有移动．欲仍然采用上述器材和方法完成实验，需作的改进是：

换C注射器

．
（4）请你帮他把乙同学设计的数据记录表格补充完整，标有“--”符号的空格不需要填写．

钩码的个数	大气对活塞的压力F/N	注射器的容积V/ml		活塞的横截面积S/m2	大气压强的值P/Pa
--	--	--	--	--	--

（5）小明了解到班内同学的实验误差普遍很大，有的偏大，有的偏小．请分析，该实验过程中导致误差的因素有（请写出两条）
①

空气没有排尽

；
②

橡皮帽密封不好

；
（6）按乙方案实验时，挂上最后一个钩码后，发现活塞开始加速运动，为了既快捷又较准确地测出大气压力F，你认为最恰当的操作是：

先加大钩码至活塞被拉动，取走一个钩码，用弹簧测力计竖直向下拉动

．

Answer 1

分析：（1）本实验的原理是：先排出注射器内的空气，这样在往外拉活塞时，由于外界大气压的作用，要拉动活塞需要很大的力．
（2）注射器内的空气我们要事先排净，拉动活塞滑动时的拉力就约等于大气对活塞的压力；
（3）压力的大小跟活塞的作用面积有关，在大气压强一定时，面积越小，压力会越小，所以应选择较小的注射器．
（4）测横截面积时，根据公式S=

V

L

，我们还要量一个注射器刻度的长；
（5）造成误差的主要原因是多方面的，有可能是注射器内的空气没有排尽、或橡皮帽密封不好、拉力和长度读数不准确等．
（6）因为很难保证拉力的大小正好是钩码重的整数倍，所以借助弹簧测力计还是很有必要的．

解答：解：（1）将活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔，这样做的目的是为了排尽注射器内的空气．
（2）当活塞刚开始滑动时，说明拉力正好克服了大气的压力，是一对平衡力，此时弹簧测力计的示数就等于大气产生的压力；
（3）因为大气的压强是一定的，根据公式F=pS，受力面积越小，压力也会越小，所以当弹簧测力计量程不够时，可换用量程更小的C注射器；
（4）要想得到活塞的横截面积S，根据公式S=

V

L

，我们必须还要量出注射器所有刻度的长L，见表格：
（5）从实验结果看，测量结果小于一标准大气压，造成误差的主要原因是由于注射器内的空气没有排尽、或橡皮帽密封不好、拉力和长度读数不准确等；拉动活塞时活塞和筒壁间有摩擦这会造成最终测量的结果偏大．
（6）因为钩码的重力已经固定，缺少灵活性，所以可在钩码下挂弹簧测力计，拉动弹簧测力计；
故答案为：（1）为了排尽注射器内的空气；（2）活塞刚被拉动；（3）换C注射器；
（4）

钩码的个数	大气对活塞的压力F/N	注射器的容积V/ml	注射器有刻度部分的长度L/cm	活塞的横截面积S/m2	大气压强的值P/Pa
--	--	--	--	--	--

（5）①空气没有排尽，②橡皮帽密封不好；
（6）先加大钩码至活塞被拉动，取走一个钩码，用弹簧测力计竖直向下拉动．

点评：此题考查学生的实验设计能力、分析推理能力以及运用物理知识解决实际问题的能力．试题情景联系生活实际，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念．